지구 상의 생명은 과학자들이 생각했던 것보다 훨씬 이른 시기인 41억 년 전에 시작되었을 가능성이 있다

[사이언스 데일리] 지구화학자들이 지구 최초의 생명이 41억 년 이상 되었다는 증거를 발견했다. 이것은 알려진 기록보다 3억 년 더 이른 것으로 생명의 기원이 지구의 나이인 45억 4천만 년에 더 가까와지게 되었다.

초기 지구가 건조하고 황량하지 않았다는 증거

(2015년 10월 19일 사이언스 데일리 기사 번역)

정보출처: 캘리포니아 대학 로스엔젤레스

41억 년 된 저어콘 속의 탄소. Credit: Stanford/UCLA.

41억 년 된 저어콘 속의 탄소. Credit: Stanford/UCLA.

UCLA 의 지구화학자들이 지구 최초의 생명이 41억 년 되었다는 증거를 발견했다. 이것은 알려진 기록보다 3억 년 더 이른 것이다. 이번 발견은 45억 4천만 년 전에 행성이 형성된 후 얼마 지나지 않아 생명이 시작되었을 수 있다는 것을 의미한다.

이번 연구는 오늘 학술지 ‘미국 국립과학원회보 (Proceedings of the National Academy of Sciences)’ 의 온라인 조기편집판에 출판되었다.

“20년 전이라면 이런 주장은 이단으로 여겨졌을 겁니다. 38억 년 전에 살았던 생명의 증거를 찾는 것도 충격적인 일이었죠.” UCLA 지구화학 교수이자 이번 연구의 공저자인 마크 해리슨의 말이다.

“지구 상의 생명은 거의 즉각적으로 시작되었던 것으로 보입니다.” 국립과학원의 회원인 해리슨이 덧붙였다. “적절한 구성요소들이 갖추어지면 생명은 매우 빠르게 형성되는 것 같습니다.”

새로운 연구결과에 의하면 39억 년 전 달의 거대한 충돌구들을 만들었던 내행성계의 후기대폭격기 이전에 지구에 생명이 존재했을 것이라고 한다.

“일부 과학자들이 주장하는 것처럼 지구 상의 생명 모두가 이 폭격 중에 죽었다 하더라도 생명은 재빠르게 다시 시작되었을 겁니다.” 해리슨의 연구실에 소속된 대학원생이자 연구의 공저자인 패트릭 베인키의 말이다.

과학자들은 이 시기의 지구가 건조하고 황량한 곳이었다고 생각해 왔다. 해리슨의 연구 — 2008 년에 UCLA 지질학 및 지구화학 교수인 크레이그 매닝과 UCLA 대학원생이었던 미셸 홉킨스와 공저로 네이처에 발표한 논문을 포함하여 — 는 그렇지 않다는 것을 보여주고 있다.

“초기 지구는 절대 지옥같이 건조하고 부글부글 끓는 행성이 아니었습니다. 그런 생각을 뒷받침해줄 증거는 전혀 발견하지 못했습니다.” 해리슨의 말이다. “지구는 이전에 생각했던 것보다 훨씬 더 지금의 모습에 가까웠을 겁니다.”

엘리자베스 벨 — 해리슨의 연구실에 소속된 박사후 연구원 — 이 주도한 이번 연구에서는 오스트레일리아 서부에서 발견된 녹아있던 암석, 즉 마그마로부터 형성된 저어콘 결정 10,000 개 이상을 조사하였다. 저어콘은 무겁고 오래 보존되는 광물로 모조 다이아몬드로 사용되는 합성 큐빅 지르코늄과 비슷한 물질이다. 저어콘은 인접해 있는 환경을 결정 내에 포함시켜 내부에 보존하여 타임캡슐처럼 이용될 수 있다.

과학자들은 656개의 저어콘 결정에서 흥미로운 정보가 담겨있을 것 같은 어두운 점을 발견했고, 그 중 79개를 라만 분광기로 분석했다. 이 기법은 고대 미생물의 분자 및 화학구조를 3차원적으로 보여준다.

고대 저어콘의 형성조건을 알아내는 화학 및 광물학적 검사법을 개척한 벨과 베인키는 생명의 주요 구성요소인 탄소를 찾고 있었다.

79개의 저어콘 시료 중 하나의 두 곳에서 흑연 — 순수하게 탄소로 이루어진 — 이 발견되었다.

“이 흑연이 지난 41억 년 동안 외부에 첫번째로 노출된 것이 베스 앤과 패트릭이 올해 측정을 한 그때였습니다.” 해리슨의 말이다.

이 저어콘에 담겨있는 흑연이 41억년 된 것이라는 것에 대해 어느 정도나 확신할 수 있을까?

“아주 확실합니다.” 해리슨의 말이다. “광물 내부에 1차적으로 포획된 것이 이보다 더 분명하게 확인된 경우는 없었습니다. 그리고 생물학적 기원이 아닌 흑연이 저어콘 내부에 포획될 수 있는 경우에 대해 그럴 듯한 설명을 제시한 사람이 아무도 없었습니다.”

이 흑연은 주위를 감싸고 있는 저어콘보다 오래된 것이라고 연구자들은 말한다. 우라늄과 납의 비율로 저어콘이 41억 년 되었다는 것을 알아냈으나 흑연이 그보다 얼마나 더 오래되었는지는 알지 못한다.

해리슨에 따르면 이번 연구는 우주에 생명이 풍부할 수 있다는 것을 보여준다고 한다. 지구 위에서는 단순한 생명채가 재빠르게 나타난 것으로 보이지만 아주 단순한 생명체가 광합성을 할 수 있는 능력을 진화시키는 데는 수백만 년 이상이 걸렸을 것이다.

저어콘 내부에 포함된 탄소는 탄소-12 와 탄소-13 의 비율로 볼 때 광합성을 하는 생명체의 존재를 의미하는 특징적인 시그너쳐를 보여준다.

“초기 지구에 대해서 다르게 생각해야 할 필요가 있습니다.” 벨의 말이다.

스탠포드 대학 지질과학 및 광자과학 부교수인 웬디 마오도 논문에 참여한 공저자이다.

이번 연구는 미국 국립과학재단의 지원과 벨이 수령한 시몬즈 콜래보레이션 생명의 기원 박사후 연구원 장학금으로 수행되었다.

참고문헌

Elizabeth A. Bell, Patrick Boehnke, T. Mark Harrison, and Wendy L. Mao. Potentially biogenic carbon preserved in a 4.1 billion-year-old zircon. PNAS, October 19, 2015 DOI: 10.1073/pnas.1517557112

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카테고리:번역, 고생물학, 기타생물, 사이언스 데일리, 생물학, 선캄브리아시대

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3 replies

  1. 흑연(graphite) 자체는 우주에 흔하게 있는 미네랄입니다. 이게 발견된 것만 가지고는 생명체와 연관을 지을 수 없습니다. 중요한 것은 graphite를 이루는 carbon의 동위원소 비율입니다. 생명체는 C12를 우선적으로 취하기 때문에 지구상의 어떤 샘플에서, C13에 비해서 C12가 대조군보다 훨씬 많다면 이는 생명체가 만들어 낸 현상이라고 해석합니다. 기존에는 38억년 된 그린랜드 Isua의 퇴적암에서 C12가 특이하게 많이 나왔기 때문에 이시기를 지구 생명의 시작이라고 생각했었지요. 이제 41억년 zircon에서 C12가 많다는 보고가 나왔으니, 앞으로 학계에서 이를 어떻게 인정하는지 지켜보아야 하겠습니다.

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  2. https://www.facebook.com/OccucySesamelStreet/posts/926772197399122 사이언스 지에 난 관련기사를 양병찬 님이 번역해 주셨습니다. 같이 읽어보시면 이해에 도움이 될 것 같습니다.

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